Генетические исследования регенерационной способности у яблони

УДК 634.523:581.143.6
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕГЕНЕРАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ У ЯБЛОНИ
Г.Д. Попов
ГНУ Всероссийский НИИ генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина, г. Мичуринск
Рассматривается регенерационная способность нескольких сортов на примере каллусообразования в нулевом пассаже. Установлены сортовые различия по интенсивности роста каллуса, который происходит при взаимодействии организм-регуляторы роста-углеводы. Генетически показано, что это происходит на основе одновременного действия общей и специфической способности.
Раневая реакция восстановления поврежденных частей организма сопровождается новообразованием ткани, которая происходит на материальной основе наследственности живых клеток. По мнению Ф.Л. Калинина, В.В. Сарнацкой, В.Е. Полищук [1] возможно в культуре in vitro последняя идет за счет депрессии функциональных участков ДНК, зарепрессированных в целом организме и осуществляющих реакцию уже переключенной генетической информации.
Рост вновь образующейся ткани в искусственной культуре происходит неодинаково, в зависимости от природы организма. При культивировании эксплантантов семечковых культур выявлена неоднородность каллусообразующей способности у растений, включающей внутривидовую изменчивость [2, 3, 4].
Каллусообразование не может зависеть только от окружающей среды, а воспроизводится с определенной стабильностью, присущей виду. Генетическими исследованиями регенерационной способности изучена передача этого признака потомкам и приводятся результаты его наследования [5,6]. Каллусная ткань стала новым модельным объектом в биотехнологических работах по изучению действия абиотических факторов на живые организмы [7]. Было установлено, что каллус способен закаливаться и выдерживать морозы так же, как целое растение [7, 8].
Хорошая регенерационная способность будущих сортов определяет одно из требований, составляющих важное свойство выживания плодовой культуры в экстремальных условиях произрастания. Каллусообразование, идущее с высокой интенсивностью, несет тем самым потенциальные возможности защитных свойств.
В этом плане, с целью упрощения тестирования зимних повреждений и восстановления тканей, установления связи регенерационной способности с общей устойчивостью, а также генетического контроля этого признака, изучали образование первичного каллуса у ряда исходных форм и гибридов яблони.
Чтобы запустить деление клеток и рост ткани, необходимо обязательное присутствие сахарозы и фитогормонов в среде. Одновременно каллусообразование связано с индивидуальными наследственными особенностями сортов. Реакция образцов, вместе с тем, гомео- статично проявляется в зависимости от использования и других углеводов. Но попадание этих веществ в ткани может быть сопряжено с взаимодействием отдельных клеточных структур. Поэтому с одними углеводами каллусообразование хорошо набирает массу, с другими каллус вообще не образуется [9].
В настоящей работе были продолжены исследования по генетике регенерационной способности.
Исходным материалом служили сорта яблони Антоновка обыкновенная, Антоновка новая, Боровинка, Богатырь, Кортланд и Старкримсон, у которых была изучена интенсивность каллусообразования на стандартной питательной среде по прописи А.М.Смирнова с добавлением кинетина и а-НУК.
Сорта существенно различались между собой в поставленных опытах. Как отмечалось раньше, способность к каллусообразованию начинает проявляться у сортов уже при дозе кинетина - 0,1 мг/л и а-НУК - 0,2 мг/л (табл. 1). При этой концентрации у сорта Антоновка новая масса каллуса составляла близкую к максимальной. У всех остальных сортов новообразующаяся ткань продолжала увеличиваться с увеличением концентрации регуляторов роста в среде. Тем не менее, этот рост при дозе кинетина в 2,5 мг/л и а-НУК - 5 мг/л стабилизируется и даже начинает снижаться. Потенциальные возможности взаимодействия среды и организмов на этом уровне достигают своего максимума.

Таблица 1
Прирост массы каллуса в зависимости от концентрации регуляторов роста в питательной среде (мг/л)

Сортовые различия по этому признаку достаточно хорошо проявляются при дозе 1 мг/л а-НУК и 0,5 мг/л - кинетина. Наивысшим показателем обладал сорт Антоновка новая; приближаются к нему Боровинка и Антоновка обыкновенная. Однако сорт Мекинтош при всех дозах регуляторов роста уступал по этому свойству в несколько раз. Таким образом, исходные формы разделяются по интенсивности каллусообразования на сильно- и слабокаллусообразующие подтипы. Это показало изучение генезиса каллуса в разных растворах и при разных дозах фитогормонов и роли метамерии. Высокая регенерационная способность установлена у среднерусских сортов, эколого- географических форм, более приспособленных к суровым климатическим условиям. По этому свойству сорта североамериканского происхождения (Мекинтош и Старкримсон) обладают очень низкой способностью к регенерации.
В потомстве от скрещивания отдаленных экотипов яблони происходит расщепление сеянцев по интенсивности каллусообразования, представляющее нормальное распределение. При этом выщепляется небольшое количество как с высокой массой каллуса, так и с низкой. Однако это неодинаково проявляется в различных комбинациях скрещивания, а также по количеству сеянцев с той или иной степенью проявления признака (рис. 1).

Антоновка новая х Старкримсон

Рис. 1. Комбинации скрещивания
Так, в комбинации скрещивания Боровинка х Старкримсон с массой каллуса выше 1000 мг было 94% сеянцев, а в комбинации скрещивания Антоновка новая х Старкримсон - только 60 %. В зависимости от комбинации скрещивания число сеянцев с хорошей каллусообразующей способностью отклонялось в ту или иную сторону.
Вычисление генетической компоненты на основании дисперсионного анализа показало, что наследственность каллусообразования зависит как от общей комбинационной способности (ОКС), так и от специфической комбинационной способности (СКС). Поскольку ОКС складывается из аддитивно действующих генов, при одновременном влиянии ОКС и СКС на признак, на аддитивное взаимодействие генов накладывают свое влияние неаддитивные взаимодействия генов между полигенами. Показатели ОКС и СКС по интенсивности каллусообразования в топкроссе сведены в таблицу 2.

Таблица 2
Показатели комбинационной способности по каллусообразованию

Наибольшей ОКС обладает сорт Боровинка. В результате неаддитивного дополнения наследственного взаимодействия наибольшее выражение признака выявлено в комбинации скрещивания Боровинка х Старкримсон. Иное взаимодействие генотипов в комбинации Антоновка новая х Старкримсон приводит к тому, что по ОКС эта комбинация скрещивания значительно уступает комбинации скрещивания Боровинка х Старкримсон.

Литература

1. Калинин Ф.Л. Методы культуры тканей в физиологии и биохимии растений / Ф.Л. Калинин, В.В. Сарнацкая, В.Е. Полищук. - Киев: Наумова думка, 1980.
2. Быченкова Э.А. Активность камбия и паренхимных клеток ткани отрезков ветвей древесных растений в культуре in vitro: Автореф. дис ... канд. биол. наук.-Л., 1963.
3. Евсеева Р.П. Использование асептической культуры тканей в исследованиях морозостойкости яблони / Р.П. Евсеева, B.C. Кудрявкин // Актуальные вопросы генетики и селекции растений. - Новосибирск, 1980. - С. 292.
4. Курсаков Г.А. Рост изолированных каллусных тканей плодовых растений под влиянием фитогормонов / Г.А. Курсаков, Г.А. Седышева, Л.А. Дубовицкая / Бюл. науч. информ. ЦГЛ им. И В. Мичурина. - Мичуринск, 1982. - Вып. 37.
5. Фадеева Т.С. Регенерация у растений как генетический признак /Т.С. Фадеева, О.Г. Козырева, Л.А. Лутова // Исследования по генетике. Л: Изд-во ЛГУ, 1979. -№ 8. - С. 161-171.
6. Козырева О.Г. Генетика признаков каллусообразования и корнеобразования у изолированных органов томатов и редиса: Автореф. дис. ... канд биол. наук. - Л., 1980.
7. Оголовец И.В. Изучение закаливания изолированных каллусных тканей древесных растений с ранней морозостойкостью // Физиология растений, - 1976. - №23.-С. 133-145.
8. Гладышева Л.А. Получение и культура каллуса яблони / Л.А. Гладышева. В.К. Кошелев // Селекция и сортоизучение плодовых и ягодных культур. - Мичуринск, 1981.
9. Попов Г.Д. Влияние регуляторов роста и углеводов на каллусообразование у яблони // Бюл. науч. информ. ЦГЛ им. И.В. Мичурина, 1990. - Вып. 43.